Техническая документация на светодиодный индикатор LTD-5023AJD - высота цифры 0.56 дюйма - прямое напряжение 2.6В - цвет "Гипер Красный"

1. Обзор продукта

LTD-5023AJD представляет собой двухразрядный семисегментный светодиодный индикатор с десятичной точкой. Высота цифры составляет 0.56 дюйма (14.22 мм), что обеспечивает четкий и легко читаемый числовой вывод, подходящий для различных приборов и устройств отображения. Устройство использует передовые светодиодные кристаллы AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) цвета "Гипер Красный", выращенные эпитаксиальным методом на подложке из арсенида галлия (GaAs). Данная технология известна своей высокой эффективностью и отличными световыми характеристиками. Индикатор имеет светло-серый корпус с белыми сегментами, что обеспечивает классический высококонтрастный внешний вид и улучшает читаемость при различных условиях освещения.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая яркость и контрастность:Технология AlInGaP обеспечивает превосходную силу света, гарантируя легкую видимость индикатора.
• Широкий угол обзора:Обеспечивает стабильную яркость и цвет в широком диапазоне углов наблюдения.
• Низкое энергопотребление:Спроектирован для эффективной работы, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или с ограниченным энергопотреблением.
• Отличный внешний вид символов:Характеризуется сплошными, равномерными сегментами для чистого и профессионального числового отображения.
• Надежность твердотельных устройств:По сравнению с другими технологиями отображения, светодиоды предлагают длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации.
• Сортировка по силе света:Устройства сортируются (биннируются) для обеспечения стабильных уровней яркости, что способствует единообразию в конструкции.
• Бесcвинцовый корпус:Соответствует экологическим нормам (например, RoHS).

1.2 Целевой рынок

Данный индикатор идеально подходит для применений, требующих надежных, ярких и легко читаемых числовых индикаторов. Типичные области применения включают контрольно-измерительное оборудование, панели управления промышленного оборудования, медицинские приборы, бытовую технику, приборные панели автомобилей (вторичные дисплеи) и терминалы точек продаж (POS).

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:максимум 70 мВт.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА (при 1 кГц, скважность 10%). Данный параметр предназначен для импульсного режима работы для достижения более высокой мгновенной яркости без перегрева.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Данный ток линейно снижается со скоростью 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды выше 25°C. Например, при 85°C максимально допустимый постоянный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) = 5.2 мА.
• Обратное напряжение на сегмент:максимум 5 В. Превышение этого значения может привести к пробою светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:Выдерживает максимальную температуру 260°C до 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки, что критически важно для процессов пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики (Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности при указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):Диапазон от 320 мккд (мин.) до 700 мккд (макс.) при прямом токе (I_F) 1 мА. При 10 мА типичная сила света составляет 16250 мккд (16.25 мкд). Эта высокая эффективность является отличительной чертой технологии AlInGaP.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (тип.). Определяет спектральный пик светового излучения, помещая его в область "гипер-красного" спектра.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.). Указывает на спектральную чистоту; более узкая ширина означает более монохроматический цвет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (тип.). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, и она имеет решающее значение для спецификации цвета.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.1 В (мин.), 2.6 В (тип.) при I_F=20 мА. Этот параметр важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5В.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (макс.) при I_F=1 мА. Определяет максимально допустимое отклонение яркости между сегментами внутри одного устройства, обеспечивая визуальную однородность.

Примечание: Измерения силы света используют датчик и фильтр, аппроксимирующие кривую спектральной чувствительности глаза CIE для точности, соответствующей человеческому зрению.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

В техническом описании указано, что устройство \"сортируется по силе света\". Это подразумевает процесс биннинга, при котором индикаторы сортируются на основе измеренного оптического выхода при стандартном испытательном токе (вероятно, 1 мА или 10 мА). Конструкторы могут выбирать бины, чтобы обеспечить одинаковую яркость нескольких устройств в продукте, избегая заметных различий между индикаторами. Хотя конкретные коды бинов не приведены в этом отрывке, типичные бины определяются диапазонами силы света (например, Бин A: 500-600 мккд, Бин B: 600-700 мккд).

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\". Хотя они не отображены в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает зависимость прямого напряжения от тока для сегмента. Она нелинейна, с напряжением включения около 1.8-2.0В для AlInGaP, возрастая до типичных 2.6В при 20 мА.
• Зависимость силы света от прямого тока:График, показывающий, как световой выход увеличивается с током. Обычно он линеен при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Демонстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры. Светодиоды AlInGaP обладают хорошими высокотемпературными характеристиками по сравнению с некоторыми другими материалами, но снижение номинальных параметров все же необходимо.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~650 нм и полуширину 20 нм.

Эти кривые жизненно важны для понимания поведения устройства в нестандартных условиях и для оптимизации условий управления под конкретные потребности применения (например, максимизация яркости против максимизации эффективности или срока службы).

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство поставляется в стандартном двухрядном корпусе (DIP). Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм (0.01\"). Точные контуры, расстояние между сегментами, расстояние между выводами и общая высота/ширина/длина определены на чертеже размеров на странице 2 технического описания. Этот чертеж критически важен для проектирования посадочного места на печатной плате и механической интеграции в конечный продукт.

5.2 Распиновка и внутренняя схема

LTD-5023AJD является индикатором собщим катодом. Это означает, что катоды (отрицательные выводы) светодиодов для каждого разряда соединены вместе внутри. Распиновка следующая:

• Выводы 1-4, 15-18: Управляют сегментами (A, B, C, D, E, F, G, DP)Разряда 1.
• Выводы 5-13: Управляют сегментами (A, B, C, D, E, F, G, DP) и общим катодомРазряда 2.
• Вывод 14: Общий катод дляРазряда 1.

Внутренняя схема показывает расположение 14 светодиодных сегментов (7 на разряд, плюс две десятичные точки) и их подключение к 18 выводам. Для управления обоими разрядами требуется мультиплексирование: попеременно включая катод Разряда 1 и Разряда 2, одновременно подавая сигналы на аноды для нужных сегментов активного разряда, оба разряда можно управлять с меньшим количеством линий ввода/вывода.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Предельно допустимые параметры определяют температурный профиль пайки: корпус может выдерживать пиковую температуру 260°C максимум 3 секунды, измеренную в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки (т.е. на печатной плате рядом с выводом). Это стандартный параметр для процессов бессвинцовой пайки оплавлением (например, с использованием припоя SAC305). Конструкторы должны убедиться, что температурный профиль их печи оплавления остается в этих пределах, чтобы предотвратить повреждение светодиодных кристаллов или пластикового корпуса. При обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD). Хранение должно осуществляться в пределах указанного диапазона от -35°C до +85°C в среде с низкой влажностью.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Для управления этим индикатором необходим микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера. Для индикаторов с общим катодом выводы катодов подключаются к земле (через транзисторный ключ для мультиплексирования), а выводы анодов подключаются к источнику напряжения с ограничением тока (например, через последовательный резистор или драйвер постоянного тока). Прямое напряжение (V_F) 2.6В и желаемый ток (I_F, например, 10-20 мА для полной яркости) определяют значение последовательного резистора: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. При мультиплексировании двух разрядов по 10 мА каждый, пиковый ток во время включения разряда может составлять 10 мА, но средний ток на сегмент ниже, что снижает энергопотребление.

7.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательные резисторы или драйверы постоянного тока. Никогда не подключайте светодиод напрямую к источнику напряжения.
• Мультиплексирование:Необходимо для многоразрядных индикаторов для минимизации количества выводов. Частота обновления должна быть достаточно высокой (>60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.
• Теплоотвод:Хотя светодиоды эффективны, рассеиваемая мощность (P = V_F* I_F) на сегмент может достигать 52 мВт (2.6В * 20мА). Обеспечьте адекватную вентиляцию, особенно при работе на высоких токах или при высоких температурах окружающей среды.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но учитывайте линию обзора основного пользователя при установке индикатора.

8. Техническое сравнение

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), светодиод AlInGaP цвета "Гипер Красный" предлагает значительно более высокую световую отдачу (больше светового потока на мА тока) и лучшие характеристики при повышенных температурах. По сравнению с белыми светодиодами (часто синий светодиод + люминофор), он предлагает превосходную чистоту цвета и, как правило, более высокую эффективность для монохроматического красного света. Высота цифры 0.56\" является распространенным размером, обеспечивающим хороший баланс между читаемостью и компактностью по сравнению с меньшими (0.3\") или большими (0.8\") индикаторами.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (650нм) и доминирующей длиной волны (639нм)?

О: Пиковая длина волны - это наивысшая точка на кривой спектрального излучения. Доминирующая длина волны - это единственная длина волны монохроматического света, которая будет казаться человеческому глазу имеющей тот же цвет. Они часто немного различаются.

В: Могу ли я управлять этим индикатором с помощью микроконтроллера на 3.3В?

О: Да. При V_F 2.6В, питания 3.3В достаточно. Последовательный резистор будет: R = (3.3В - 2.6В) / 0.020А = 35 Ом. Подойдет стандартный резистор на 33 или 39 Ом.

В: Почему пиковый прямой ток (90мА) намного выше, чем постоянный ток (25мА)?

О: Светодиод может выдерживать короткие импульсы высокого тока без перегрева, что позволяет реализовать схемы мультиплексирования с более ярким отображением (где каждый разряд включен только часть времени) или создавать очень яркие вспышки.

В: Что означает \"AlInGaP эпитаксиальный слой на подложке GaAs\"?

О: Светоизлучающие слои (эпитаксиальные или \"эпи\" слои) изготовлены из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Они выращены на пластине из арсенида галлия (GaAs), которая обеспечивает структурную поддержку, но не является основным светоизлучающим материалом.

10. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование простого цифрового вольтметра.

Схема вольтметра выдает выходной сигнал в формате BCD (двоично-десятичный код), соответствующий показанию напряжения. Микроконтроллер считывает это значение BCD. Затем он использует таблицу соответствия, чтобы определить, какие сегменты (A-G) нужно зажечь для каждого разряда, чтобы отобразить число. Выходные линии ввода/вывода микроконтроллера, подключенные через токоограничивающие резисторы, управляют анодными выводами LTD-5023AJD. Две другие линии ввода/вывода, подключенные к транзисторным ключам, управляют общими катодными выводами (14 и 13). Программное обеспечение быстро переключается (мультиплексирует) между включением Разряда 1 и Разряда 2, одновременно отправляя правильные анодные шаблоны для каждого разряда. Размер 0.56\" обеспечивает четкое считывание с типичного расстояния на рабочем столе, а высокая контрастность гарантирует видимость при освещении мастерской. Низкое энергопотребление полезно, если измерительный прибор является портативным.

11. Введение в принцип технологии

AlInGaP - это полупроводниковое соединение III-V группы. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав алюминия, индия, галлия и фосфида в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света. Для цвета "Гипер Красный" ширина запрещенной зоны настроена на излучение фотонов около 650 нм. Подложка GaAs оптически поглощает на этой длине волны, поэтому свет обычно излучается с верхней поверхности кристалла. Обозначение \"Гипер Красный\" указывает на глубокий, насыщенный красный цвет с высокой световой отдачей.

12. Тенденции развития технологии

Технология светодиодных индикаторов продолжает развиваться. Хотя AlInGaP остается доминирующим материалом для высокоэффективных красных и янтарных светодиодов, тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении и конструкции кристаллов дают больше люменов на ватт, позволяя создавать более яркие дисплеи при меньшей мощности.
• Миниатюризация:Разработка кристаллов меньшего размера позволяет создавать дисплеи с более высоким разрешением или уменьшать размеры корпусов.
• Улучшенный теплоотвод:Новые материалы и конструкции корпусов лучше рассеивают тепло, позволяя использовать более высокие токи управления и поддерживать яркость.
• Интеграция:Переход к индикаторам со встроенными микросхемами драйверов (\"интеллектуальные дисплеи\") для упрощения проектирования системы.
• Расширение цветового охвата:Хотя это монохромное устройство, общие тенденции включают разработку новых люминофоров и материалов прямого излучения для более широкого цветового диапазона в полноцветных дисплеях, при этом красный AlInGaP является ключевым компонентом в таких RGB-системах.